资源描述
单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 各种测温方法简介,第四章 非接触测温方法和仪表,感受件不需要与被测介质接触，称非接触测温方法,基本原理：黑体的辐射出射度与温度有单值函数关系，通过测全辐射体的辐射出射度对应出温度（辐射高温计）。,优点：,仪表不破坏被测介质的温度场,感温件不必和被测介质达到平衡，仪表滞后小。,理论上仪表测温上限不受限制。感受元件不必与被测介质达到同样温度值，因此测温部件不被高温破坏。,输出信号大，灵敏度高，准确度高,第四章 非接触测温方法和仪表,主要内容,第一节 辐射测温的基本原理,第二节 单色辐射高温计,第三节 辐射温度计,第四节 比色高温计,第五节 红外温度计,第一节 辐射测温基本原理,一、黑体的光谱辐射出射度,M,0,和辐射出射度,M,0,1,光谱辐射出射度,M,0,1,）,全幅射体的辐射出射度,M,0,（,单位：,w/m,3,）,与波长,和温度,T,有关（普朗克定律）,为波长；,c,1,，,c,2,为普朗克第一，第二辐射常数,3.7413*10,-16,(w.m,2,)1.4388*10,-2,(m.K),2,）,使用条件：温度低于,3000K,，,波长较短的可见光范围内，用维恩公式代替,普朗克定律，误差不超过,1%,维恩公式,第一节 辐射测温基本原理,规律：,a)T,上升，,M,0,增大。,b)T,高，,M,0,的峰值对应的波长变短。,M,0,的峰值处的辐射波长,m,与,T,的关系遵循维恩偏移定律：,m,T,=2897 m.k,3,）光谱辐射出射度,M,0,图,一、黑体的光谱辐射出射度,M,0,和辐射出射度,M,0,1,光谱辐射出射度,M,0,第一节 辐射测温基本原理,2,黑体辐射出射度,M,0,1,）,M,0,与,M,0,的关系,M,0,是波长,从,0 ,之间全部光谱辐射出射度的总和,2,）,M,0,的公式（斯忒潘,玻耳兹曼定律,:),物体的总的辐射出射度与温度的四次方成正比,斯忒藩波尔兹曼常数,5.67032*10,-8,W/(m,2,.K,4,),一、黑体的光谱辐射出射度,M,0,和辐射出射度,M,0,第一节 辐射测温基本原理,二、灰体的光谱辐射出射度,M,和辐射出射度,M,1,）,灰体的定义：如果物体的辐射光谱是连续的，且在所有波长下 常数，则该物体称为灰体。,2,）灰体的发射率 ：,灰体的辐射出射度和同一温度下全辐射体的辐射出射度之比，,3,）灰体的,M,（,普朗克定律）,M,（,斯忒潘,玻耳兹曼定律）,是小于,1,的常数。,第一节 辐射测温基本原理,由于实际存在的物体，其特性并不完全像灰体，所以需修正：,1,）,光谱辐射出射,度,M,（,普朗克定律）：,2,）,辐射出射度,M,（,斯忒潘,玻耳兹曼定律）,注意：,光谱发射,率,和发射,率,，,其值在,0-1,之间,都,不是常数,用实验的方法测定,。,与温度、该物体的特性和表面情况有关，,则按基尔霍夫定律还与,有关,。,三、实际物体的光谱辐射出射度,M,和辐射出射度,M,第一节 辐射测温基本原理,四、,单色辐射高温计和辐射温度计,1,）应用普朗克定律制作的单色辐射高温计,2,）应用辐射定律制作的辐射高温计,3,）,当温度变化时，光谱辐射出射度的增长要比辐射出射度的增长要快得多。单色辐射高温计的灵敏度高,第二节 单色辐射高温计,光学高温,计,光电高温,计,一、光学高温计,由普朗克定律知道，物体的光谱辐射出射率,M,与温度有关，而,物体在高温下会发光，称亮度，因亮度,L,与光谱辐射出射,率,M,成正比，,故通过测物体亮度,L,可求物体的温度,。,L,=,cM,=c,M,0,c-,比例常数。,2,由亮度标注温度时需解决的问题：亮度温度,1,）问题提出：,同样亮度,L,，,由于物体,不同，所以物体对应的温度是不同。因此某一亮度下仪表应对应标注何种温度？,2,）解决办法：,仪表标注的是黑体对应的温度,T,s,，,即亮度温度，实际物体的真实温度要进行修正。,第二节 单色辐射高温计,1,基本工作原理：,3),亮度温度,T,s,：,当物体在辐射波长为,，温度为时,T,，,其光谱辐射亮度,L,和黑体在辐射波长为,，温度,为,T,s,时的光谱辐射亮度,L,0,相等，则,把,T,s,称为这个物体在波长,下的亮度温度。,4),由亮度温度,T,s,如何求物体的真实温度,T,已知物体的辐射发射,率,，,将维恩公式代入：,一、光学高温计,第二节 单色辐射高温计,2,由亮度标注温度时需解决的问题：亮度温度,两者的亮度相等，,故：,注：,0,10,，,在充分受热后，从管口看进去管子的底部就可近似认为是全辐射体。,三,、,使用光学高温计时的注意事项,第二节 单色辐射高温计,（,2,）由于中间介质的影响：光学高温计不要距离被测物体太远，一般应在,12m,之内比较合适。,光学高温计和被测物体之间的灰尘、烟雾、二氧化碳等对辐射都有吸收作用，造成误差。,（,3,）光学高温计不宜测反射光很强的物体，容易造成大 误差,（,4,）光学高温计的测量准确度比热电偶、热电阻低，并不能测物体内部温度。,三,、,使用光学高温计时的注意事项,第二节 单色辐射高温计,四、光电高温,计,1,光学高温计的问题：测量时要手动平衡亮度；人判定平衡点，平衡点还可能因人而易；故它不是连续性测量仪表，应用受限制。,2,其工作原理：,光电器件代替人眼，,作为仪表的感受件感受辐射源的亮度变化，并转换成与亮度成比例的电信号。此信号经电子放大器放大后被测量，其大小对应被测物体的温度,。,光电高温计时自动连续测温仪表。,第二节 单色辐射高温计,四、光电高温,计,WDH-II,光电高温计的调制原理,第二节 单色辐射高温计,3,缺点：光学元件互换性很差，更换元件时，整个仪表要进行重新调整和分度。,4,优点,（,l,）,无,700,的下限。因光电器件可感受可见光，红外光波长,（,2,）分辨率高，光学高温计最高为,0.5,，而光电高温计可达,0.01,0.05,；,（,3,）精确度高，由于采用性能良好的单色器,（,4,）可连续自动测量，响应快。,第二节 单色辐射高温计,四、光电高温,计,第三节 辐射温度计,根据全辐射定律制成的温度计，即全部波长的辐射能,M0,温度,T,。,被测物体的辐射能经物镜聚焦在铂箔上，使铂箔温度升高，由热电堆测其温度输出热电势信号。,热电堆由几支同样的热电偶同向串联，其目的是增加输出的热电势，提高灵敏度,。,一、基本工作原理,二、辐射温度计的结构和原理,热电堆的,作用？,第三节 辐射温度计,1,）,问题：,由于物体的,的不同，,同一辐射出射,度,M,，,在不同物体对应不同温度，所以,显示仪表上标注的是仪表是辐射温度,（绝对黑体对应的温度）,2,）辐射温度：被测物体真实温度为,T,，,其对应的,辐射出射度,M,，,绝对黑体在温度,T,p,时的辐射出射度,M 0,，,M=M0,温度,T,p,称为“辐射温度”,3),辐射温度低于被测物体的实际温度,。,为被测物体发射率,三 辐射温度,第三节 辐射温度计,四 辐射温度计使用时的注意事项：,（,1,）,影响。尽量创造全辐射体的辐射条件,（,2,）中间介质的影响，测量距离不可太远,（,3,）热电偶冷端温度影响。,（,4,）按规定,D/L,（,被测物体的直径，被测物体与温度计之间的距离）的范围，否则会引起较大的误差。,L,太大，被测物体在热电堆上成像太小，不能全部覆盖住热电堆十字平面，使热电堆接受的辐射能减小，指示偏低。,L,太小，物像照到光阑边缘和接近热电堆的其它零件上，使冷端温度升高，造成热电势下降，指示偏低，且中间介质影响大，也造成指示偏低。,第四节 比色高温计,一、比色高温计的原理,二、双色比色高温计实例,三、三色比色高温,计,第四节 比色高温,计,一 原理：,根据维恩偏移定律工作的温度计。,通过测物体两个不同波长下的光谱辐射出射度的比值推得温度,。,1,推导过程（黑体）,通过测波长,1,，,2,下的光谱辐射亮度,两式相除后取对数，整理后：,比色温度,第四节 比色高温计,2,实际物体的温度,（,1,）比色温度：,实际物体（温度,T,）,在两个波长,1,，,和,2,的相应亮度比值等于绝对黑体,（,Ts,）,在两个波长,1,，,和,2,的亮度比，绝对黑体的温度,Ts,就称为实际物体的比色温度。,（,2,）实际物体的温度公式：,根据定义，用维恩公式，可导出：,1,2,为实际物体的在波长,1,，,和,2,时的光谱发射率,第四节 比色高温,计,二 比色高温计的特点：,1,）对于绝对,黑体,T=T,s,，,因为,1,=,2,=1,；,灰体同样,T=T,s,，,由于,1,=,2,1,；,一般物体,T,T,s,由于,1,2,对于,金属物体,，一般是短波,1,的,1,，,大于长波,2,的,2,，,1,2,则,0,，,TT,s,比色温度高于物体实际温度,。,对于其它物体，视,1,和,2,的大小而定。,2,）比色高温计和单色辐射高温计、辐射温度计相比较，,测量准确度更高。,因为实际物体一般,1,和,2,的比值变化相对,要比,和,的单位变化小得多，,3,）,比色高温计可在周围环境较恶劣下测温,中间介质加水蒸汽，二氧化碳、灰尘等对波长,1,和,2,的单色辐射强度均有吸收，尽管吸收律不一定相同，但对单色辐射强度比值的影响比较小,第四节 比色高温计,二 比色高温计的特点：,第四节 比色高温,计,国产,WDS-II,双通道光电比色高温计,1,一物镜,2,一平行平面玻璃,3,一回零通孔硅光电池,4,一透镜,5,一分光镜,6,一红外滤光片,7,一硅光电池,E,2,8,一硅光电池,E,l,9,一可见光滤光片,10,一反射镜,11,一倒像镜,12,一目镜,三、光电比色高温计的结构,
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
